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枚举管径法优化设计雨水管道

【市政排水论文】摘要:根据雨水管道的计算特点,在分析目标函数的各种影响因素之后,提出一种新的雨水管道优化设计方法,得出了较为满意的结果。关键词:雨水管道 优化设计 枚举管径法

中图分类号:TU992.2
文献标识码:C
文章编号:1000-4602(2000)10-0040-02
雨水管道的优化设计包括三方面:①雨水径流模型的建立;②管线平面布置的优化选择;③一定管线下的管道优化设计。对第三方面,前人大多数采用线性规划法、非线性规划法、动态规划法、遗传算法等间接优化的方法并编制了相应的程序[1~2]。这些程序针对污水管道并人为忽略和简化了某些约束条件和控制变量,因此对于计算方法不同于污水管道的雨水管道不适用或得不到最优解。
1 雨水管道的优化设计模型
依据现行的《室外排水设计规范》,雨水管道采用极限强度法和均匀流公式来计算。另外,雨水管道计算应满足管径、流速、埋深等方面的约束条件。具体参见文献[2~6]。
另外,考虑到管道之间的连接,本程序还考虑了一个约束条件,即管道管内底高程应小于(接纳支管时)或大于(接至干管时)某一设定高程值。
雨水管道优化设计的目的是使整个管系在投资偿还期内运行成本和按标准偿还期折算的年度投资最低。目标函数的意义是给各方案提供一个统一标准做比较,本程序把文献[6]采用的费用函数作为目标函数。费用函数形式如下:
(1)
式中 M ——雨水管道总费用
 Di——第i管段设计管径
 Ii——第i管段设计坡度
 Li——第i管段管道长度
 I0i——第i管段地面坡度
 H0i——第i管段起点埋深
 n——设计管段数
对雨水管道的优化即是求式(1)的最小值Mmin。
2 程序优化思想
当雨水管道定线以后,各管段的长度、地面坡度、第一管段的设计流量均已确定,因此
 
 
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